Von April 2007 bis Juni 2013 hatte ich dankenswerterweise die Möglichkeit, an der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik der Technischen Universität München (TUM) als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Technische Akustik von Prof. Dr.-Ing. Hugo Fastl (Lehrstuhl für Mensch-Maschine-Kommunikation, MMK) tätig sein zu können. Neben Alltagsgeschäft und verschiedenen Tätigkeiten in Lehre und Forschung war es meine Aufgabe, ein Labor zur Untersuchung der menschlichen Hörwahrnehmung in realer und virtueller Umgebung aufzubauen und derartige Studien durchzuführen.
Glücklicherweise bewilligte die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) unsere für dieses Vorhaben gestellten Förderanträge und unterstützte das Projekt und damit auch meine in diesem Rahmen erfolgreiche Promotion zum Doktor-Ingenieur großzügig über einen Zeitraum von insgesamt fünf Jahren.
Die im genannten Rahmen hauptsächlich zur Auralisierung verwendeten Technologien waren kopfhörerbasierte dynamische binaurale Synthese und lautsprecherbasierte Wellenfeldsynthese. Einige Ergebnisse dieser Arbeit sind in meinen Publikationen dokumentiert. Eine übersichtliche Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse hinsichtlich binauraler Synthese und Kopfhörerwiedergabe findet sich in meiner Dissertation "Interrelations of Virtual Acoustics and Hearing Research by the Example of Binaural Synthesis" (Verlag Dr. Hut, PDF).
Auf dieser Seite möchte ich einen kurzen historischen Abriss über die Entstehungsgeschichte "meines" in den beiden folgenden Bildern angedeuteten Labors mit seinem 96-Kanal Lautsprechersystem geben, ...
... in dem trotz der zunächst kühl anmutenden Nord-Ost-Kellerlage mit immer verdunkelten Lichtschächten aufgrund der wohligen 6kW Endstufen- und Multi-PC-Abwärmekombination viel Schweiß meiner Studenten und auch meiner selbst geflossen ist.
Ausgangssituation
Die Ausgangssituation zu Beginn meiner Tätigkeit am Institut stellte sich wie folgt dar: Eine vormaliger Werkstattraum im Zentralgelände der TUM stand unter anderem zur Nutzung für meinen Aufbau zur Verfügung. Allerdings musste der Raum umgebaut und eingerichtet werden, bevor er für den angedachten Zweck geeignet war.
Unten stehende Abbildung zeigt sehr anschaulich den Zustand des Labors, in dem mittlerweile viele hundert Stunden Hörversuche durchgeführt wurden, Anfang 2007.
Der Raum ist nicht explizit zur Nutzung als Akustik-Labor vorgesehen. Insbesondere besteht keine akustische Entkopplung zu den auf drei Seiten angrenzenden Werkstatträumen dreier verschiedener Lehrstühle sowie zur auf der Längsseite vorbeiführenden Arcisstraße. Zur Werkstatt unseres Instituts ist der Raum ebenso wie zum Gang hin durch eine auf dem gemeinsamen Betonboden aufgesetzten Rigipswand abgetrennt, die anderen beiden Wände hin zur Straße und zum Treppenhaus sind gemauert. Vor den Umbauarbeiten lag also ein Raum mit einer großen Tür vom Gang her und drei in Lichtschächten eingebauten Fenstern zur Straße hin vor.
Planung und Durchführung der Umbauarbeiten
Nachdem die Ansprüche der verschiedenen potentiellen Nutzer an den künftigen Laborraum koordiniert waren, galt es zunächst, Mittel für die verschiedenen notwendigen Baumaßnahmen zu akquirieren. Der Beginn konnte mit tatkräftiger Unterstützung des "Lehrstuhlorganisationsleiters" bei Mittelakquise und Planung auf den Zeitraum um den 15.9.2007 festgelegt werden.
Nach Beendigung der Bauarbeiten am 28.2.2008 standen ein Versuchsraum und ein Kontrollraum...
... zur Verfügung, mittels Durchgangstür und Durchsichtscheibe verbunden. Im Versuchsraum war ein umlaufender Moltonvorhang eingebaut. Da eine Deckenverkleidung mit Molton nicht einfach (und im Kostenrahmen) beauftragt werden konnte, wurde diese zusammen mit dem hinter den Vorhangen liegenden, variablen Absorberkonstruktionen von mir und einem Kollegen in Eigenleistung konstruiert und angebracht, ebenso wie die zusätzlichen Akustikelemente, die für möglichst flexibel einstellbare raumakustische Bedingungen im Labor montiert werden können.
Somit war der Raum Ende März 2008 geeignet und bereit, den geplanten Aufbau aufzunehmen. In direkter Folge wurde nun von mir...
... und einem extrem emsigen und praktisch begabten Studenten...
... der Raum mit dem benötigten Versuchsaufbau ausgestattet. Dazu gehören ein Array aus 96 positionsvariablen Breitbandlautsprecherboxen inklusive acht(!) Kilometern Lautsprecherkabel, 48 Zweikanalendstufen verteilt auf drei Racks, sechs 16-Kanal ADAT-Wandler, ein 96-Kanal Audio-Interface, ein Headtrackingsystem, ein 12-Kanal Audiointerface, ein 5.1-System aus Studiomonitorlautsprechern an einem weiteren 12-Kanal Audio-Interface und mehrere Rechner inklusive ausgeklügeltem Netzwerk:
Die Arbeit wurde aufgrund des Zeitdrucks dramatisch oft bis spät in die Nacht forciert, ...
... so dass der komplette Hardware-Aufbau ab 1.8.2008 prinzipiell funktionsfähig war:
Jedoch zeigte sich recht schnell, dass es mit den zunächst verwendeten, akribisch ausgewählten Audio-Interfaces trotz anders lautender Spezifikation nicht möglich war, 96 Kanäle gleichzeitig wiederzugeben, was nach intensiver Fehlersuche den Austausch der verwendeten Komponenten inklusive des Steuerrechners erforderlich machte.
Die funktionsfähige Audio-Hardware konnte schließlich am 3.11.2008 endgültig in Betrieb genommen werden, so dass die komplette Einrichtung des Labors etwa 20 Monate in Anspruch genommen hat.
Im Labor führten die von mir betreuten Studenten und ich selbst in den folgenden Jahren viele hundert Stunden Hörversuche und unzählige elektroakustische Messungen durch. Dabei untersuchte Themen reichen von grundlegender Psychoakustik über Studien elektroakustischer Systeme bis hin zu Experimenten zur Untersuchung der menschlichen Hörwahrnehmung und audiovisueller Interaktionen in komplexen realen und virtuellen Umgebungen.